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1、第七章 微生物的遺傳變異和育種,第一節(jié) 遺傳變異的物質基礎,一 證明DNA是遺傳物質的三個經典實驗,經典轉化實驗,F.Griffith針對肺炎雙球菌（S. pneumoniae）實驗,已知S. pneumoniae分為兩種形式,S型：有莢膜的致病菌光滑型,R型：無莢膜非致病菌粗糙型,以上實驗說明，熱殺死的S型細菌中具有某種遺傳轉化能力的物質，能通過某種方式進入R型細菌中，使R型細菌獲得表達S型莢膜性狀的遺傳特性。,（4）細胞抽體物離體轉化實驗,充分證明S型細菌的DNA使R細菌轉變成了S型細菌。,噬菌體感染實驗,植物病毒重建實驗,證明RNA同樣是遺傳物質,（一）7個水平,1. 細胞水平,真核微生

2、物和原核微生物的DNA存在于細胞核和核區(qū)中。,2. 細胞核水平：基因組,真核微生物：細胞核有核膜包裹，DNA與組 蛋白結合成核染色體。,原核微生物：細胞核無核膜包裹，DNA呈環(huán)狀 雙鏈松散結構。,二 遺傳物質在微生物細胞內的存在部位和方式,3.染色體水平：染色體數和染色體倍數,4. 核酸水平：核酸種類、核酸結構、DNA長度,5. 基因水平：,基因調控系統(tǒng),操縱子,調節(jié)基因,啟動基因,操縱基因,結構基因,二 遺傳物質在微生物細胞內的存在部位和方式,CcpA,HPr,His,P,P,promotor,cre box,structure gene,6-p-glc,6.密碼子水平：mRNA上三個連續(xù)的

3、核苷酸序列,7.核苷酸水平：AMP TMP GMP CMP,（二）核外染色體存在的形式,三 原核生物的質粒,質粒游離于原核生物核基因組外，具有獨立復制能力的小型共價閉合環(huán)狀的dsDNA分子。,嚴密型復制控制,松弛型復制控制,質粒在基因工程中的應用,幾種典型質粒介紹,（1）F質粒：(性因子) E.coli 中決定性別的質粒,（2）R質粒：抗性質粒,抗性轉移因子： RTF 抗性決定子r：包含IS轉座因子,（3）Col質粒：(大腸桿菌素質粒) 編碼基因包括： Col E1和 Col Ib,第二節(jié) 基因突變和誘變育種,一 基因突變(自發(fā)或誘發(fā)),（一）突變類型,a 選擇性突變株,營養(yǎng)缺陷型抗性突變型條

4、件致死型,b 非選擇性突變株,形態(tài)突變株抗原突變株產量突變株,（二）基因突變機制,1. 誘發(fā)突變,（1）堿基的置換：,直接引起置換的誘變劑：HNO2、羥胺、烷化劑,以HNO2為例: HNO2使堿基發(fā)生氧化脫氨作用,間接引起置換的誘變劑：堿基類似物,以5BU為例： 5BU是T的堿基類似物,A:T,A:T,A: 5-BUk,A:T,G: 5-BUe,G:C,G: 5-BUe,（2）移碼突變：丫啶類染料,（3）染色體畸變：電離輻射引起染色體結構的變化。,2. 自發(fā)突變機制,沒有人工參與下生物體自然發(fā)生的突變，幾率10-610-10。,3. 紫外線對DNA的損傷及修復機制,（1）光復活作用,黑暗中光解

5、酶與二聚體結合，300nm500nm可見光下被激活，使二聚體分解成單體。,（2）切除修復,暗修復,內切核酸酶,外切核酸酶,DNA聚合酶,DNA連接酶,第三節(jié) 基因重組和雜交育種,一 原核生物的基因重組,（一）轉化受體菌直接吸收供體菌的DNA片段而獲得后者部分遺傳性狀的顯現(xiàn)。,感受態(tài)：受體細胞最能接受外源DNA片段并能 實現(xiàn)轉化的一種生理狀態(tài)。,轉化因子：離體的DNA片段。dsDNA、ssDNA和 質粒DNA,轉化機制,（肺炎雙球菌）,（二）轉導,轉導通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細胞的小片段DNA攜帶到受體細胞中，通過交換和整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象。,1. 普遍轉導：溫和噬菌體的“誤包”導致。,a 完全普遍轉導,b 流產普遍轉導,c 局限轉導,（1）低頻轉導（LFT）： 溶源菌釋放的噬菌體所進行的轉導。,（2）高頻轉導（HFT）： 雙重溶源菌進行誘導，產生高頻轉導裂解物。,（三）接合（conjugation）,（1） E.coli的4種接合型菌株,Hfr與F-菌株間的接合中斷,第四節(jié) 基因工程,目的工程菌的篩選,目的基因的取得,優(yōu)良載體的選擇,目的基因與載體 DNA的體外重組,重組載體導入受體 細胞,在E.coli DH5中高效表達脂肪酶lipA基因,